DE32859C - Dampfmaschine mit Kolbenschiebern, welche in der hohlen Kolbenstange angeordnet sind - Google Patents

Description

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PATENTAMT.

PATENTSCHRIF

KLASSE 14: Dampfmaschin:

Patentirt im Deutschen Reiche vom ι. Januar 1885 ab.

Die Maschine ist einfach wirkend und kann als eincylindrische Maschine mit sehr schwerem Schwungrad oder mit zwei oder mehr Kurbeln und Cylindern hergestellt werden, wenn eine sehr regelmäfsige Bewegung erfordert wird. Man kann sie auch als Compound-Maschine ausführen. Es ist vorzuziehen, die Cylinder hinter oder über einander anzuordnen, wobei sich die Kolben sämmtlich auf der röhrenförmigen Kolbenstange befinden, die als Schieber dient. Es können aber auch zwei oder mehr einzelne Maschinen neben einander angeordnet werden, wobei dann der Abdampf der einen Maschine in den Dampfraum der anderen tritt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 Verticalschnitte einer gemäfs der vorliegenden Erfindung construirten Com pound-Mas chine. In Fig. ι ist die röhrenförmige Kolbenstange in ihrer höchsten und in Fig. 2 in ihrer tiefsten Stellung dargestellt.

Diese Maschine hat verticale, nach unten offene Cylinder, doch sind die Neuerungen auch auf horizontale oder andere Maschinen anwendbar.

A ist die Kurbelwelle, die in Lagern in einem passenden Ständer oder Gehäuse B angeordnet ist. C ist ein aufrechter Cylinder, der oben am Ständer befestigt ist und die Führung bildet. Ζ) ist ein anderer Cylinder, der am oberen Ende des Cylinders C befestigt ist; der untere Theil dieses Cylinders dient als Niederdruckcylinder und der obere Theil desselben dient als Dampfkammer oder Receiver zwischen dem Hochdruck - und dem Niederdruckcylinder. E ist der Hochdruckcylinder, der am oberen Ende des Niederdruckcylinders D befestigt ist.

F ist eine Dampfkammer, die oberhalb des oberen Theiles des Hochdruckcylinders befestigt ist, den Dampf vom Kessel empfängt und den Cylinder E theilweise umgiebt. G ist ein cylindrisches Hemd, das den Cylinder D umgiebt; dasselbe kann mit Kesseldampf gefüllt erhalten werden und bildet auch eiri Hemd für den Receiver. Wenn man es wünscht, so kann auch der Behälter F derart erweitert werden, dafs er alle Cylinder als Hemd umgiebt. / ist die hohle Kolbenstange, welche beide Kolben trägt, und J die Pleuelstange. Das obere Ende der Pleuelstange J ist mit einem kreisrunden Querkopf verbunden, der am Ende der Kolbenstange befestigt ist und sich im Cylinder C bewegt. K ist eine Stange, welche mit dem untersten Kolben des Systems von Kolbenschiebern K¹K^K³ verbunden ist, die sich in der hohlen Kolbenstange bewegen und durch die oscillirende Bewegung der Pleuelstange bethätigt werden. In der in der Zeichnung dargestellten Anordnung ertheilt ein kurzer, am oberen Ende der Pleuelstange befestigter Arm J¹ durch Vermittelung einer Stange einem Hebel L Bewegung. Mit. diesem Hebel ist auch die Stange K verbunden. Der Arm J¹ kann indessen, wenn man dies vorzieht, durch eine Stange direct mit den Kolbenschiebern verbunden werden, oder man könnte auch andere Anordnungen benutzen, um die Kolbenschieber durch die Oscillationen der Pleuelstange in Bewegung zu setzen.

Die Kolbenstange hat Oeffnungen L¹ L² L³ L⁴I.⁵ und L⁰ in ihrer Wand. Die ringförmige Höhlung zwischen den Kolben K¹ und K² steht durch die Oeffnung L² in beständiger

Verbindung mit der oberen Seite des Hochdruckkolbens, und die ringförmige Höhlung zwischen den Kolben K² und K^z steht mit der oberen Seite des Niederdruckkolbens durch die Oeffnung Z.⁵ in Verbindung. Die oberen Enden des Nieder- und des Hochdruckcylinders sind verschlossen und die Kolbenstange geht durch Dichtungsringe E^x D*, die in den Deckeln befestigt sind. Die Dichtungsringe können auch in einzelnen Fällen durch lange Führungen ersetzt ' werden, welche genau auf die Kolbenstange passen. Die drei Kolben K¹ K^ K³ des Schiebers passen in den Innenraum der hohlen Kolbenstange und können durch passende Dichtungsringe dampfdicht gemacht werden. Die Kurbelwelle dreht sich in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung.

Wenn sich die Theile in der in Fig. ι dargestellten Lage befinden und die Kolbenstange ihren höchsten Stand einnimmt, so befindet sich die Oeffnung JL¹ oberhalb des Dichtungsringes E* in der Dampfkammer, und der Kolben K¹ des Kolbenschiebers bewegt sich rasch nach aufwärts. Sobald der Kolben K¹ den unteren Rand der Oeffnung L¹ passirt hat, tritt der Kesseldampf in das obere Ende des Hochdruckcylinders durch die Oeffnungen L¹ und ZA Dies dauert so lange, bis die Oeffnung L¹ in die Dichtungsringe E^x eintritt und dadurch geschlossen wird. Während des übrigen Theiles des Hubes wirkt der Dampf durch Expansion. Gegen Ende der Abwärtsbewegung geht der Kolben des Hochdruckcylinders an Löchern oder Oeffnungen in der Wand des Cylinders vorbei und gestattet so dem Dampf, aus dem Hochdruckcylinder durch diese Löcher auszutreten, wie dies auch bei anderen Maschinen der Fall ist. Nachdem der Dampf durch diese Oeffnungen hindurchgegangen ist, tritt er in den Receiver M ein, der, wie oben angegeben, durch das ihn umgebende Dampfhemd erwärmt werden kann.

Am Ende der Abwärtsbewegung befinden sich die Theile in" der in Fig. 2 dargestellten Lage und der Kolbenschieber bewegt sich rasch nach abwärts. Bei der darauf folgenden Aufwärtsbewegung des Kolbens geht "der Kolben K² des Schiebers an den Oeffnungen L³ vorbei und gestattet dem Dampf den Austritt aus dem Hochdruckcylinder in den Receiver M, und zwar bis fast zum Ende der Aufwärtsbewegung oder bis man den Austritt zum Zweck der Compression zu unterbrechen wünscht. Auf dieselbe Weise wird bei jeder Abwärtsbewegung Dampf aus dem Receiver M in das obere Ende des Niederdruckcylinders D eingelassen, indem sich der Kolben K² nach aufwärts bewegt und durch Oeffnen der Löcher Z,⁴ dem Dampf gestattet, durch die Löcher Z,⁴ und L⁵ in den Niederdruckcylinder einzutreten, bis die Oeffnung L¹ in den Dichtungsring Z)* eintritt. Am Ende der Bewegung und während der nächsten Aufwärtsbewegung wird der Dampf aus dem Niederdruckcylinder ausgeblasen, zuerst durch Löcher in der Wand des Cylinders selbst, sodann durch die Oeffnungen L⁵Z.⁶ in den Auspuffkanal N, der, wenn gewünscht, in einen Condensator führen kann.

Bei dieser Wirkungsweise wird stets ein nach abwärts gerichteter Druck des Dampfes auf das obere Ende des Kolbenschiebers stattfinden, so dafs auf die verschiedenen Zapfen und den Arm J¹ der Druck stets in derselben Richtung ausgeübt wird.

Es ist nicht nothwendig, dafs der Kolbenschieber sich am Ende der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens nach aufwärts bewege und am Ende des Niederganges nach abwärts, da die Wirkungsweise auch umgekehrt und der Schieber so angeordnet werden kann, dafs er sich am Ende des Niederganges nach aufwärts bewegt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. In diesem Falle dreht sich die Maschine in der entgegengesetzten Richtung gegenüber der in Fig. 1 und 2 dargestellten.

Die in Fig. 3 dargestellte Maschine ist keine Compound-Maschine. Am Ende der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens bewegt sich der Kolbenschieber nach abwärts und gestattet dem Dampf, aus der Kammer F durch die Löcher L¹L² in das obere Ende des Cylinders einzutreten, bis die Oeffnung Z,¹ in den Dichtungsring E* eintritt. Der Dampf in dem Cylinder wirkt dann während des Restes der Bewegung durch Expansion. Am Ende der. Abwärtsbewegung geht der Kolben unter die Löcher in der Wand des Cylinders herab, die durch einen hohlen, den Cylinder umgebenden Ring mit der Auspufföffnung JV communiciren. Während der ersten Hälfte der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens bewegt sich der Schieber nach aufwärts und gestattet dem Dampf, durch Z,², Z.⁸ und JV zu entweichen.

Wenn man die Maschine durch Wasser oder ohne Expansion zu betreiben wünscht, so wird die Wand P nicht benutzt und die Löcher L fallen weg. . . ~

Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer Maschine, bei welcher Dampf aus der Dampfkammer F durch Oeffnungen L¹ Z.² in den oberen Theil des Cylinders gelangt, um die Abwärtsbewegung herbeizuführen. Der Dampfzutritt wird abgeschnitten, wenn Z,¹ in die Dichtung eintritt. Am Ende der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens bewegt sich der obere Kolben des Schiebers nach aufwärts, schliefst zuerst die Oeffnungen Z,² und verbindet sie nachher Während des gröfsten Theiles der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens durch die ringförmige Höhlung zwischen den Kolben K¹ und K² mit den Oeffnungen Z,³, so · dafs der,

Dampf in den unteren Theil O des Cylinders eintritt, der eine Zwischenkammer bildet. Wählend jeder Abwärtsbewegung des Ärbeitskolbens geht der Dampf aus der Zwischenkammer O durch die Oeffnungen L³ Z.⁴ in die Auspuffkammer N. Der Vortheil dieser Anordnung besteht darin, dafs die Oberflächen der Kolben und des oberen Endes des Dampfcylinders niemals der Temperatur des entweichenden Dampfes ausgesetzt werden, indem die Kammer O dazwischen tritt, und daher ist die Condensation beim Eintritt des Dampfes in. den Cylinder aus der Dampfkammer F eine geringere. Diese Zwischenkammer kann unter dem einzigen Kolben einer einfachen Maschine angebracht werden, oder auch unter jedem oder irgend einem Kolben einer Compound-Maschine mit zwei oder mehr Cylindern, bei welchen die Expansion in mehrere Stufen zerfällt. Dieses System der UeberfUhrang des Dampfes von dem zur Arbeit bestimmten zu dem sonst unbenutzten Ende des Cylinders einfachwirkender Maschinen kann bei jeder derartigen Maschine benutzt werden, ob eine hohle Kolbenstange als Schiebergehäuse benutzt wird, oder ob der Schieber sich, wie üblich, in einem aufsen angebrachten Schiebergehäuse bewegt.

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer ähnlichen Maschine, bei welcher die obere Seite des Hochdruckkolbens gegen die Dampfkammer F beständig freiliegt, so dafs auf. die Kolbenstange beständig ein nach abwärts gerichteter Druck ausgeübt wird und diese Stange sowie die mit ihr verbundene Pleuelstange stets auf Druck beansprucht werden. Der obere Theil des Schiebers K^x ist lang genug, um beide Oeffnungen L' und L² zu verschliefsen, wenn er sich in seiner mittleren Stellung befindet, und der Hub des Schiebers ist derartig bemessen, dafs nur die Oeffnung L¹ für den Dampfeintritt oder nur die Oeffnung X² für den Austritt freigelegt wird.

Beim Aufsteigen des Arbeitskolbens tritt der Dampf aus der Kammer F in den unteren, erweiterten Theil des Hochdruckcylinders durch die Oeffnungen X¹, bis diese über eine Ausnehmung in der Cylinderwand hinaus und in jenen Theil des Cylinders treten, in welchen der Kolben genau pafst. Die Dampfzufuhr wird dann abgeschnitten und der im unteren Theil des Cylinders enthaltene Dampf wirkt während des Restes der Aufwärtsbewegung durch seine Expansion, Beim Beginn der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens bewegt sich der Kolbenschieber nach aufwärts, schliefst die Oeffnungen L¹ und öffnet die Oeffnungen X², so dafs dieselben mit den'Oeffnungen L^B in Communication treten. Der Dampf geht dann während der Abwärtsbewegung vom Unteren Ende des Hochdruckcylinders in das obere Ende des Niederdruckcylinders durch die Oeffnungen X² IA Bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens geht der Dampf vom oberen zum unteren Ende des Nieder^ druckcylinders durch die Oeffnungen L³ ZA Das untere Ende des Niederdruckcylinders kann entweder in directer Verbindung mit dem Auspuff stehen, oder mit einer Zwischenkammer, ähnlich der mit O bezeichneten -in Fig. 4. Es ist wünschenswerth, diese in Fig. 5 dargestellte Maschinenform mit nicht weniger als zwei Elementen zu construiren, so dafs der abwärts gerichtete Druck auf den Kolben des einen Elementes durch den Druck auf den Hochdruckkolben des anderen Cylinders ausgeglichen wird.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, welche zeigt, wie in den vorstehend beschriebenen Maschinen die Expansion dadurch verändert werden kann, dafs man den Moment verschiebt, in welchem die Dampfzufuhr zum Hochdruckcylinder abgeschnitten wird. Bei dieser Anordnung geht die hohle Kolbenstange, nachdem sie aus dem oberen Ende des Cylinders ausgetreten ist, durch eine drehbare Hülse. In der Wand der hohlen Kolbenstange befindet sich eine Oeffnung L¹ und der obere Rand der Hülse ist schief abgeschnitten, so dafs durch Herumdrehen der Hülse ein mehr oder weniger hoher Theil dieser letzteren vor die Oeffnung L¹ gestellt wird. Auf diese Weise kann der Punkt des Kolbenhubes, bei welchem die genannte Oeffnung verdeckt wird, nach Belieben verschoben werden. Die Drehung der Hülse kann entweder mit der Hand oder durch den Regulator der Maschine bewirkt werden, oder es kann auch der obere Theil des Kolbens gedreht werden, während die Hülse stillsteht.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   t: Dampfmaschinen und andere Maschinen mit einem oder mehreren einfachwirkenden Cylindern, von d'enen jeder mit einem Kolben mit hohler Kolbenstange I versehen ist, die zugleich als Schieber dieht, und in welcher ein Kolbenschieber K\ Fig. 1 und 2, durch die oscillirende Bewegung der Pleuelstange J bethätigt wird, wodurch die Zuführung von Dampf oder sonstiger Betriebsflüssigkeit zum Cylinder theilweise durch den Kolbenschieber , herbeigeführt wird, wenn sich letzterer infolge der oscillirendeii Bewegung der Pleuelstange bewegt, während der Austritt des Dampfes gleichfalls durch die Bewegung des Kolbenschiebers veranlaßt wird und aufserdem noch dadurch befördert werden kann, dafs der Kolben am Ende des Arbeitshubes über Austrittsöffnungen im Cylinder hinausgeht.
2. 2. Compound-Maschinen, bei welchen der Eintritt des Dampfes in defl ersten Cylinder,

   dessen Uebergang von einem Cylinder in den anderen oder in zwischengelegene Receiver, und der Austritt desselben in den Condensator oder ins Freie in der in Patent-Anspruch i. angegebenen Weise geregelt wird.

   Dampfmaschinen, bei welchen der Dampf, nachdem er im Cylinder der Maschine auf eine Seite des Kolbens eingewirkt hat, bei der Rückbewegung des Kolbens durch eine hohle Kolbenstange und einen Kolbenschieber, die in der unter i. angegebenen Weise wirken, ohne sein Volumen zu ändern, auf die andere Seite des Kolbens geführt wird, so dafs sich der Kolben unter beiderseitig gleichem Druck zurückbewegt, und bei welchen der so übergeleitete Dampf beim nächsten Arbeitshub in den Auspuff oder in einen anderen gröfseren Cylinder geleitet wird.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.